水文氣象概論

1、 1.1 水文現(xiàn)象及水文循環(huán)水文現(xiàn)象及水文循環(huán) 地球上的地球上的水水主要受主要受太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射和和地心引力地心引力 的兩種作用而不停地運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)的兩種作用而不停地運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn) 形式有四大類型形式有四大類型 ：降水、蒸發(fā)、滲流、徑流降水、蒸發(fā)、滲流、徑流 1、降水：降水： 大氣中的水汽凝結(jié)后以液態(tài)或固態(tài)水的形式降落到大氣中的水汽凝結(jié)后以液態(tài)或固態(tài)水的形式降落到 地面的現(xiàn)象地面的現(xiàn)象,如雨、雪、霧、霰、雹等。如雨、雪、霧、霰、雹等。 2、蒸發(fā)：蒸發(fā)： 水分子從水面、冰雪面及其他含水物質(zhì)表面以水汽水分子從水面、冰雪面及其他含水物質(zhì)表面以水汽 形式逸出的現(xiàn)象。形式逸出的現(xiàn)象。 五種途徑

2、：五種途徑：截留蒸發(fā)、地面蒸發(fā)、葉面蒸發(fā)、水面蒸發(fā)、海洋蒸發(fā)。截留蒸發(fā)、地面蒸發(fā)、葉面蒸發(fā)、水面蒸發(fā)、海洋蒸發(fā)。 3、滲流：滲流： 水從地表滲到地內(nèi)，以及在地內(nèi)流動(dòng)的現(xiàn)象。水從地表滲到地內(nèi)，以及在地內(nèi)流動(dòng)的現(xiàn)象。 可分兩步：可分兩步： 下滲：是指地表水經(jīng)過(guò)土壤表面進(jìn)入土壤的過(guò)程。下滲：是指地表水經(jīng)過(guò)土壤表面進(jìn)入土壤的過(guò)程。 滲透：是水從地表滲到地內(nèi)，以及在地內(nèi)流動(dòng)的現(xiàn)象。滲透：是水從地表滲到地內(nèi)，以及在地內(nèi)流動(dòng)的現(xiàn)象。 4、徑流：徑流： 陸地上的降水匯流到河流、湖庫(kù)、沼澤、海洋、陸地上的降水匯流到河流、湖庫(kù)、沼澤、海洋、 含水層或沙漠的水流。含水層或沙漠的水流。 分為兩類：分為兩類： 地面徑流

3、：水在地面上流動(dòng)的現(xiàn)象，包括坡地漫流和地面徑流：水在地面上流動(dòng)的現(xiàn)象，包括坡地漫流和 河槽流動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。河槽流動(dòng)兩個(gè)過(guò)程。 地下徑流：水在地下含水層內(nèi)流動(dòng)的現(xiàn)象。地下徑流：水在地下含水層內(nèi)流動(dòng)的現(xiàn)象。 河川徑流與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最密切，是河川徑流與人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最密切，是 水文學(xué)研究的主要對(duì)象。水文學(xué)研究的主要對(duì)象。 地球上地球上的的水水在太陽(yáng)能的作用下蒸發(fā)在太陽(yáng)能的作用下蒸發(fā) 空中空中的水汽的水汽 有合適條件凝結(jié)降水有合適條件凝結(jié)降水 下落成下落成地面地面水，分三部分：水，分三部分： 一部分沿地面流成地面徑流一部分沿地面流成地面徑流 一部分滲入地下成為地下徑流一部分滲入地下成為地下徑流 大部分流歸

4、大海大部分流歸大海 地球上的水地球上的水又重復(fù)以上循環(huán)，運(yùn)轉(zhuǎn)流動(dòng)，往返不停又重復(fù)以上循環(huán)，運(yùn)轉(zhuǎn)流動(dòng)，往返不停 見(jiàn)自然界的水文循環(huán)圖：見(jiàn)自然界的水文循環(huán)圖： 根據(jù)水文循環(huán)過(guò)程的整體性和局部性，可根據(jù)水文循環(huán)過(guò)程的整體性和局部性，可 把水文循環(huán)分為把水文循環(huán)分為大循環(huán)大循環(huán)和和小循環(huán)小循環(huán)： 大循環(huán)：大循環(huán)： 由由海洋海洋蒸發(fā)的水汽，被氣流輸送到大陸形成降水蒸發(fā)的水汽，被氣流輸送到大陸形成降水 降到降到大陸大陸，其中一部分以徑流的形式流歸，其中一部分以徑流的形式流歸海洋海洋，另一，另一 部分通過(guò)蒸發(fā)重新返回部分通過(guò)蒸發(fā)重新返回大氣大氣。 這種這種海陸空間海陸空間的水分交換過(guò)程稱大循環(huán)或外循環(huán)。的水

5、分交換過(guò)程稱大循環(huán)或外循環(huán)。 小循環(huán)：小循環(huán)： 在大循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，水一方面在地面和上空在大循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，水一方面在地面和上空 通過(guò)降水和蒸發(fā)進(jìn)行縱向交換，另一方面通過(guò)通過(guò)降水和蒸發(fā)進(jìn)行縱向交換，另一方面通過(guò) 河流在海洋和陸地進(jìn)行橫向交換。河流在海洋和陸地進(jìn)行橫向交換。 海洋海洋上蒸發(fā)的水汽在海洋上空凝結(jié)后以降水的上蒸發(fā)的水汽在海洋上空凝結(jié)后以降水的 形式又落在形式又落在海洋海洋里；里； 陸地陸地上的水在沒(méi)有流歸海洋之前，通過(guò)蒸發(fā)凝結(jié)上的水在沒(méi)有流歸海洋之前，通過(guò)蒸發(fā)凝結(jié) 又落到又落到陸地陸地上，上， 這種這種局部局部的水文循環(huán)稱小循環(huán)或內(nèi)循環(huán)。的水文循環(huán)稱小循環(huán)或內(nèi)循環(huán)。 水文循環(huán)水文循環(huán)是地球上

6、最重要、最活躍的是地球上最重要、最活躍的 物質(zhì)循環(huán)之一。在水文循環(huán)過(guò)程中，水物質(zhì)循環(huán)之一。在水文循環(huán)過(guò)程中，水 的物理狀態(tài)、水質(zhì)、水量等都發(fā)生不斷地的物理狀態(tài)、水質(zhì)、水量等都發(fā)生不斷地 變化，并通過(guò)蒸發(fā)、水汽輸送、降水和徑流變化，并通過(guò)蒸發(fā)、水汽輸送、降水和徑流 四種形式進(jìn)行著交換。四種形式進(jìn)行著交換。 水在自然界中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，為人類帶來(lái)取水在自然界中的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，為人類帶來(lái)取 之不盡用之不竭的水資源，對(duì)人類的生活和之不盡用之不竭的水資源，對(duì)人類的生活和 生產(chǎn)活動(dòng)有著重大的影響。生產(chǎn)活動(dòng)有著重大的影響。 研究水文循環(huán)的研究水文循環(huán)的目的目的，在于認(rèn)識(shí)它的，在于認(rèn)識(shí)它的 基本客觀規(guī)律，了解其各影響

7、因素間的基本客觀規(guī)律，了解其各影響因素間的 內(nèi)在聯(lián)系，這對(duì)合理開(kāi)發(fā)和內(nèi)在聯(lián)系，這對(duì)合理開(kāi)發(fā)和利用水資源利用水資源， 抗御洪旱災(zāi)害，改造自然，利用自然都有十分抗御洪旱災(zāi)害，改造自然，利用自然都有十分 重要的意義。重要的意義。 水文學(xué)水文學(xué)： 水文學(xué)是研究存在于地球水文學(xué)是研究存在于地球大氣層大氣層中和中和地球地球 表面表面以及以及地殼地殼內(nèi)內(nèi)水水的各種現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展及的各種現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展及 其內(nèi)在聯(lián)系的學(xué)科。其內(nèi)在聯(lián)系的學(xué)科。 氣象學(xué)（大氣科學(xué)）氣象學(xué)（大氣科學(xué)）： 氣象學(xué)是研究地球氣象學(xué)是研究地球大氣大氣中中各種現(xiàn)象各種現(xiàn)象（包括物理（包括物理 和化學(xué)現(xiàn)象以及人類活動(dòng)對(duì)它的影響）的演變規(guī)律

8、，和化學(xué)現(xiàn)象以及人類活動(dòng)對(duì)它的影響）的演變規(guī)律， 以及如何利用這些規(guī)律為人類服務(wù)的一門(mén)學(xué)科。以及如何利用這些規(guī)律為人類服務(wù)的一門(mén)學(xué)科。 水文氣象學(xué)水文氣象學(xué)20世紀(jì)世紀(jì)30年代，美國(guó)天氣局成立水文氣象處，年代，美國(guó)天氣局成立水文氣象處， 從氣象資料推算可能最大降水和可能最大洪水，以滿足防洪從氣象資料推算可能最大降水和可能最大洪水，以滿足防洪 建筑設(shè)計(jì)的需要，這是水文和氣象相結(jié)合的開(kāi)始。建筑設(shè)計(jì)的需要，這是水文和氣象相結(jié)合的開(kāi)始。 在水文循環(huán)中，在水文循環(huán)中， 下滲、地下水下滲、地下水及及地面徑流地面徑流等，等， 純屬水文學(xué)的研究范疇；純屬水文學(xué)的研究范疇； 降水降水、蒸發(fā)蒸發(fā)，則為水文學(xué)和氣象

9、學(xué)共同關(guān)注的問(wèn)題。，則為水文學(xué)和氣象學(xué)共同關(guān)注的問(wèn)題。 水文氣象學(xué)水文氣象學(xué)： 水文氣象學(xué)通過(guò)水文學(xué)和氣象學(xué)的知識(shí)融合，水文氣象學(xué)通過(guò)水文學(xué)和氣象學(xué)的知識(shí)融合， 通過(guò)對(duì)降水的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、可能最大降水、流域通過(guò)對(duì)降水的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、可能最大降水、流域 總蒸發(fā)等項(xiàng)目的研究，為防洪建筑、給水排水工程總蒸發(fā)等項(xiàng)目的研究，為防洪建筑、給水排水工程 的規(guī)劃、施工及管理提供資料；認(rèn)識(shí)水文循環(huán)的基本的規(guī)劃、施工及管理提供資料；認(rèn)識(shí)水文循環(huán)的基本 客觀規(guī)律，了解各影響因素間的內(nèi)在聯(lián)系，合理開(kāi)發(fā)客觀規(guī)律，了解各影響因素間的內(nèi)在聯(lián)系，合理開(kāi)發(fā) 和利用水資源，抗御洪旱災(zāi)害，改造自然，利用自然，和利用水資源，抗御洪旱災(zāi)害，改造自然，利用自然， 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。 根據(jù)大氣專業(yè)的特點(diǎn)，本課程重點(diǎn)根據(jù)大氣專業(yè)的特點(diǎn)，本課程重點(diǎn) 關(guān)注關(guān)注水資源水資源問(wèn)題以及問(wèn)題以及水文循環(huán)中的大氣水文循環(huán)中的大氣 蒸發(fā)蒸發(fā)和和降水降水問(wèn)題。問(wèn)